2.11 Расчет и подбор компенсаторов.

В тепловых сетях в настоящее время наиболее широко применяются сальниковые, П- образные, а в последнее время и сильфонные компенсаторы. Кроме специальных компенсаторов используют для компенсации и естественные углы поворотов теплотрассы - самокомпенсацию. Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (обычно 110 МПа). Необходимо также определить реакцию компенсатора, используемую при расчетах нагрузок на неподвижные опоры.

Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода , мм, определяют по формуле

, (2.81)

где - средний коэффициент линейного расширения стали, мм/(м · ^оС), (для типовых расчетов можно принять=1,2· 10ˉ² мм/(м · ^оС),

- расчетный перепад температур, определяемый по формуле

, (2.82)

где - расчетная температура теплоносителя,^оС;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ^оС;

L- расстояние между неподвижными опорами, м.

Компенсирующую способность сальниковых компенсаторов, приведенную в табл. 4.13 [8], уменьшают на величину запаса - 50 мм.

Реакция сальникового компенсатора - сила трения в сальниковой набивке определяется по формуле

, (2.83)

где - рабочее давление теплоносителя, МПа;

- длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, мм;

- наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;

- коэффициент трения набивки о металл, принимается равным 0,15.

При подпоре П-образных компенсаторов их компенсирующая способность, размеры, а также осевая реакция, могут быть определены по[8 табл. 11.3 - 11.7] а также по приложению 14 учебного пособия.

Осевая реакция сильфонных компенсаторовскладывается из двух слагаемых

R_cк = R_ж + R_р(2.84)

где R_ж- осевая реакция, возникающая вследствие жесткости осевого хода определяется по формуле

R_ж=С_ ∙ (2.85)

где С_- жесткость волны, Н/мм, принимаемая по паспорту компенсатора;

 - аплитуда осевого хода, мм;

R_р- осевая реакция от внутреннего давления, определяемая по формуле

, (2.86)

где - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и толщины стенки волны, равный в среднем 0.5 - 0.6;

D_сиd_T – соответственно, диаметры волн сильфона и трубы, м;

- избыточное давление теплоносителя, Па.

Максимальная длина участка Lm , на котором устанавливается один сильфонный компенсатор, рассчитывается по формуле:

(2.87)

где:

 - коэффициент линейного расширения стали, мм/м∙^oC

τ₁- максимальная расчетная температура теплоносителя, ^oC

t_{o –} расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления обеспеченностью 0,92.

Технические характеристики сильфонных компенсаторов приведены в каталогах заводов-изготовителей. Характеристики сильфонных компенсаторов АООТ «МЕТАЛКОМП» см. в табл.2 приложения 14 учебного пособия.

При расчете самокомпенсацииосновной задачей является определение максимального напряженияу основания короткого плеча угла поворота трассы, которое определяют для углов поворотов 90^ои более, т.е. 90+, по формуле поформуле

(2.88)

где l- удлинение короткого плеча, м;

l- длина короткого плеча, м;

Е- модуль продольной упругости, равный в среднем для стали

2· 10⁵ МПа;

d- наружный диаметр трубы, м;

- отношение длины длинного плеча к длине короткого.

Для угла поворота 90^о формула (2.88) приобретает вид:

При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения не должна превышать [] = 80 МПа.

При расстановке неподвижных опор на углах поворотов, используемых для самокомпенсации, необходимо учитывать, что сумма длин плеч угла между опорами не должна быть более 60% от предельного расстояния между неподвижными опорами для прямолинейных участков. Следует учитывать также, что максимальный угол поворота, используемый для самокомпенсации, не должен превышать 130^о.